本文關(guān)鍵詞：某大型LNG低溫槽車用低溫儲罐設(shè)計(jì)分析及傳熱問題研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：以企業(yè)需求為背景,對國內(nèi)某大型LNG低溫槽車用低溫儲罐進(jìn)行設(shè)計(jì)分析。雖然目前低溫儲罐采用傳統(tǒng)的常規(guī)設(shè)計(jì)積累了大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),并且相對簡單易行,但是由于這種設(shè)計(jì)方法是基于整體規(guī)則設(shè)計(jì),在低溫罐車輕量化發(fā)展要求下沒有考慮局部應(yīng)力分布情況。因此需要在保證安全運(yùn)行的前提下,對儲罐局部進(jìn)行應(yīng)力評定及優(yōu)化設(shè)計(jì)。論文首先介紹了相關(guān)原則及標(biāo)準(zhǔn),并選用HDS9404GDY型低溫液體運(yùn)輸半掛車用低溫儲罐,對其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行簡單說明,同時(shí)根據(jù)GB150-2011,整理出了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)流程,其順序?yàn)?低溫儲罐罐體容積計(jì)算、內(nèi)容器強(qiáng)度校核、外殼壁厚校核、外殼加強(qiáng)圈設(shè)計(jì)、超壓泄放裝置設(shè)計(jì)、支承設(shè)計(jì)、重心位置和軸荷分配、罐車的質(zhì)心高度及列車最大側(cè)向穩(wěn)定角等設(shè)計(jì)計(jì)算及校核。通過對傳統(tǒng)設(shè)計(jì)流程分析,指出其設(shè)計(jì)優(yōu)缺點(diǎn),進(jìn)而對不足進(jìn)行優(yōu)化,使其更滿足工程實(shí)際需求。其次以某大型LNG低溫槽車用低溫儲罐為研究對象,在分析結(jié)構(gòu)與承載特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,針對實(shí)際使用過程中的啟動、制動、顛簸等多種工況,采用有限元方法分析該類儲罐總體及局部的應(yīng)力強(qiáng)度分布,得出:(1)當(dāng)前結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)初步滿足各強(qiáng)度指標(biāo)要求,基本能適應(yīng)不同運(yùn)輸工況的要求,結(jié)構(gòu)較為合理可靠;(2)根據(jù)各運(yùn)輸工況下的應(yīng)力強(qiáng)度結(jié)果知,多種工況下的滑動端內(nèi)容器底部支承部位應(yīng)力最高,尤其是遭遇顛簸時(shí),其線性化后的局部薄膜應(yīng)力非常接近應(yīng)力許用值,較為危險(xiǎn)。因此,從安全角度考慮,建議對該位置內(nèi)容器上加強(qiáng)圈的間距縮小或者在保持距離不變的情況下將加強(qiáng)圈厚度進(jìn)一步增大;(3)低溫儲罐的應(yīng)力強(qiáng)度分布表明,在支承及加強(qiáng)結(jié)構(gòu)局部不同程度存在著應(yīng)力分布的突變,這意味著內(nèi)外容器罐體的應(yīng)力集中,對應(yīng)產(chǎn)生了不同程度的峰值應(yīng)力,而峰值應(yīng)力是產(chǎn)生疲勞破壞的主因,因此制造過程對連接焊縫的質(zhì)量、焊縫與罐體的圓滑過渡應(yīng)特別注意,盡量避免某些重要焊縫(如罐體與支座的連接縫)焊肉不飽滿(凹陷)、表面粗糙、焊后不打磨等現(xiàn)象;(4)從工程設(shè)計(jì)角度看,薄壁殼體的最理想承載狀態(tài)是膜應(yīng)力狀態(tài),但必須的支承、加強(qiáng)等結(jié)構(gòu),導(dǎo)致局部區(qū)域的應(yīng)力集中。因此邊界連接要盡量采用光滑連接,如采用切向支承,避免法向支承等。此外,各種加強(qiáng)構(gòu)件與罐體的連接應(yīng)盡量減小罐體處的應(yīng)力集中,因此加強(qiáng)圈、防波板等與罐體的連接一般應(yīng)采用間斷的焊接方式或螺栓連接的方式。同時(shí)將根據(jù)應(yīng)力評定結(jié)果對傳統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,指導(dǎo)加工工藝、焊接工藝優(yōu)化改進(jìn),以滿足工程實(shí)際需求。再次以企業(yè)需求為目標(biāo),對熱力及靜態(tài)蒸發(fā)量進(jìn)行計(jì)算。結(jié)果表明同樣規(guī)格的真空粉末絕熱和高真空多層絕熱,其傳熱量,高真空多層絕熱約為真空粉末絕熱的一半,可以看出高真空多層絕熱儲罐其絕熱效果明顯優(yōu)于真空粉末絕熱儲罐。LNG日蒸發(fā)率小于0.139%/d,轉(zhuǎn)化為LNG日蒸發(fā)率小于0.217%/d,設(shè)計(jì)滿足工程需求,經(jīng)過測試,其LNG日蒸發(fā)率為0.145%/d,說明絕熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理。綜上所述,采用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)力評定的方法相結(jié)合的方法,指導(dǎo)企業(yè)設(shè)計(jì),加工,制造,更能切合實(shí)際,滿足實(shí)際工程需求,進(jìn)而可以將該方法推廣到整個(gè)行業(yè)中,對推動行業(yè)發(fā)展及設(shè)計(jì)水平提高都十分有益。
【關(guān)鍵詞】：LNG低溫槽車 低溫儲罐 傳熱 設(shè)計(jì)分析
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TE972
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題研究的背景10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究概況11-13
• 1.2.1 低溫槽車組成11-12
• 1.2.2 國內(nèi)外槽車發(fā)展概況12
• 1.2.3 國內(nèi)外槽車用低溫儲罐研究概況12-13
• 1.3 研究的目的和意義13-14
• 1.4 研究內(nèi)容14
• 1.5 研究思路14
• 1.6 本章小結(jié)14-16
• 第2章 大型低溫槽車用低溫儲罐傳統(tǒng)設(shè)計(jì)流程16-20
• 2.1 大型低溫槽車用低溫儲罐傳統(tǒng)設(shè)計(jì)16-18
• 2.1.1 設(shè)計(jì)原則及標(biāo)準(zhǔn)16
• 2.1.2 主要技術(shù)參數(shù)16-17
• 2.1.3 儲罐結(jié)構(gòu)說明17-18
• 2.2 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)18-19
• 2.2.1 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)流程18-19
• 2.2.2 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)缺點(diǎn)分析19
• 2.3 本章小結(jié)19-20
• 第3章 大型低溫槽車用低溫儲罐強(qiáng)度分析及應(yīng)力評定20-44
• 3.1 設(shè)計(jì)參數(shù)20-22
• 3.2 分析依據(jù)22
• 3.3 計(jì)算及評定條件22-23
• 3.3.1 分析計(jì)算條件22-23
• 3.3.2 材料性能數(shù)據(jù)23
• 3.4 有限元應(yīng)力分析23-40
• 3.4.1 有限單元法簡介23-25
• 3.4.2 三維結(jié)構(gòu)模型25
• 3.4.3 有限元力學(xué)模型25-40
• 3.5 有限元強(qiáng)度評定40-43
• 3.5.1 應(yīng)力強(qiáng)度評定40-42
• 3.5.2 疲勞強(qiáng)度評定42-43
• 3.6 本章小結(jié)43-44
• 第4章 大型低溫槽車用低溫儲罐熱力計(jì)算測試分析44-56
• 4.1 低溫儲罐傳熱44-51
• 4.1.1 通過筒體（多層絕熱體）的傳熱研究44-50
• 4.1.2 支撐與管道的傳熱50-51
• 4.2 熱力及靜態(tài)蒸發(fā)量計(jì)算51-53
• 4.2.1 多層傳入熱量Q151
• 4.2.2 支承傳入熱量Q251
• 4.2.3 管路傳入熱量Q351-52
• 4.2.4 傳熱分配比52-53
• 4.2.5 靜態(tài)蒸發(fā)率計(jì)算53
• 4.3 性能測試53-56
• 結(jié)論56-58
• 參考文獻(xiàn)58-60
• 附錄60-78
• 攻讀工程碩士學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文78-80
• 致謝80

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  本文關(guān)鍵詞：某大型LNG低溫槽車用低溫儲罐設(shè)計(jì)分析及傳熱問題研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：298731